-野鴨湖實習報告

PAGEPAGE14野鴨湖濕地3S技術綜合實習報告姓名：李含倫學號：1070900082年級：2007級3班專業(yè)：地理信息系統(tǒng)實習分組：第5組實習時間：2010年7月16日-26日首都師范大學資源環(huán)境與旅游學院目錄一、 前言（描述實習目的、意義） 3二、實習區(qū)概況 31. 實習區(qū)氣候特征 32. 實習區(qū)地形地貌特征 4三、實習工作方法與技術流程 5四、實習區(qū)主要優(yōu)勢植物群落及其光譜特征 7五、實習區(qū)濕地植被格局圖和土地利用圖件制作 10六、結論 12致謝 14參考文獻 14前言2007級3班全體師生和院系其它老師及生科院的胡東老師于2010年7月16日前往北京市延慶縣康莊鎮(zhèn)野鴨湖濕地自然保護區(qū)進行野外3S綜合實習并與2010年7月26日返回。由于老師的悉心指導和同學的無私幫助，我達到了實習的目的也額外收獲了不少東西。實習目的：我們2007級GIS班同學已經(jīng)進行了三年的GIS理論學習，但缺少3S實際工作經(jīng)驗，我們將實習目的設置如下：1.1鞏固3S綜合技術的基本理論，基本知識，和基本的實驗技能1.2熟悉并熟練使用3S的主要支撐設備和常用軟件，能夠熟練運用3S技術解決實際的問題1.3培養(yǎng)野外開展實際工作的能力，進一步了解3S技術的主要應用領域和發(fā)展方向1.4熟悉3S工作的基本流程，強化應用3S解決實際問題的思路實習意義：2.1確確實實了解了3S工作的基本流程，并夯實了3s的基本知識。2.2鍛煉了應用3S技術解決實際問題的能力2.3開拓了自己的視野，了解并學會使用植物光譜測定儀器，并知道了植物光譜曲線的用處。2.4增進了整個班級的集體意識，在這十幾天的共同學習生活中，我們加深了同學之間，師生之間，以及我們班同學和研究生學哥學姐之間的友誼。二、實習區(qū)概況1.實習區(qū)氣候特征野鴨湖保護區(qū)，位于北京市延慶縣西北部的延慶鎮(zhèn)、康莊鎮(zhèn)、張山營鎮(zhèn)和延慶農場交界處，地理位置東經(jīng)115°46′’16″～115゜59′48〞，北緯40゜22′04〞～40°30′31〞之間。北、東、南三面環(huán)山，西南臨官廳水庫。本區(qū)原為延慶盆地東部媯水河、蔡家河下游，1955年建成官廳水庫，形成巨大的人工湖泊濕地。野鴨湖大陸性季風氣候特征明顯，其四季分明，春季干旱，夏季雨熱同季，降雨多集中于7、8、9三個月，年平均降水500mm左右；秋季天高氣爽，冬季寒冷干燥，年平均氣溫9.0攝氏度，一月份平均氣溫-8.8攝氏度，7月份平均氣溫23.2攝氏度，極端最高氣溫39攝氏度。全年無霜期165天。2.實習區(qū)地形地貌特征野鴨湖濕地位于北山隆起構造區(qū)的延慶-昌平活動斷裂區(qū)，海拔470~600米，其地勢東北高，西南低，區(qū)內有大面積的酸性基巖出露，巖體的侵入受區(qū)域斷裂方向的控制，中生代地殼活動劇烈。從地貌類型上來看，屬于堆積構造地貌類型，主要由媯水河洪沖擊形成，也稱媯水平原，地勢平坦，其下伏地層是湖相層和河相砂礫質互層，與延慶周圍的洪積扇呈連續(xù)分布。野鴨湖濕地屬于永定河水系，由媯水河沖洪積而成。媯水河發(fā)源于延慶縣黑漢嶺西北的大吉祥村，在香村營以南與古城河匯合，最終在西南大路村流入官廳水庫。野鴨湖保護區(qū)濕地由官廳水庫和媯水河干支流、河流上的庫、塘及其周邊沼澤、季節(jié)性泛濫地組成，這些濕地由媯水河相連或通過泛濫而形成。因此，野鴨湖的各塊濕地實際上是由媯水河連接的一個整體。保護區(qū)為三面環(huán)山的盆地，在北京市的土壤改良利用分區(qū)中，屬延慶盆地褐土、潮褐土、褐土性土區(qū)，母質為洪積物、洪積沖積物及黃土母質。土壤為褐土、褐土性土及潮褐土、中部有部分潮土和鹽潮土，土壤肥力較低。圖1實習區(qū)地理位置3.水文特征：野鴨湖濕地屬于永定河水系，由媯水河沖洪積而成。媯水河發(fā)源于延慶縣黑漢嶺西北的大吉祥村，在香村營以南與古城河匯合，最終在西南大路村流入官廳水庫。野鴨湖保護區(qū)濕地由官廳水庫和媯水河干支流、河流上的庫、塘及其周邊沼澤、季節(jié)性泛濫地組成，這些濕地由媯水河相連或通過泛濫而形成。因此，野鴨湖的各塊濕地實際上是由媯水河連接的一個整體?，F(xiàn)在野鴨湖濕地水資源不甚豐富，據(jù)介紹現(xiàn)在濕地中水分多來自官廳水庫。4.植物資源：野鴨湖濕地廣泛分布著各種水生、濕生和陸生植物。據(jù)統(tǒng)計野鴨湖濕地高等植物有89科231屬389種，占北京市科、屬、種數(shù)的52.7%、26.6%和18.9%。其中苔蘚植物16種，隸屬9科9屬；蕨類8種，隸屬5科5屬；裸子植物7種，隸屬3科5屬；被子植物358種，隸屬72科212屬[1]。本組工作區(qū)內的康西草原，氣候比較干旱，植物種群較少，主要有（牛鞭草，豬毛菜，旱生蘆葦，在東部耕作區(qū)，植物以糧食作物玉米為主，樹種主要是經(jīng)濟林木加拿大楊，小葉楊，和部分果樹（主要是杏樹，蘋果樹等）。5.社會經(jīng)濟狀況：實習區(qū)內經(jīng)濟狀況一般。西部有兩個旅游景點——康西草原、野鴨湖濕地公園。東部時典型的華北農村，主要是依靠農業(yè)，夏季種植作物主要是玉米，果樹，和牧草。東部其它組的工作區(qū)內也有幾個養(yǎng)殖場，東部第五組工作區(qū)內有一個養(yǎng)馬場。三、實習工作方法與技術流程1.數(shù)據(jù)源：GeoEye-1高分辨率商業(yè)衛(wèi)星于2008年9月6日成功發(fā)射，該衛(wèi)星具有分辨率高、測土能力強、重訪周期短等特點。該衛(wèi)星在實現(xiàn)大面積成圖項目、細微地物解譯與判讀等方面優(yōu)勢突出。該衛(wèi)星有五個波段分別是：紅（分辨率1.65米）、綠（分辨率1.65米）、藍（分辨率1.65米）、近紅外（分辨率1.65米）、全色（分辨率0.41米）。重訪周期2~3天。幅寬15Km*15Km。軌道周期98min。數(shù)據(jù)采集能力700000km2/天。遙感數(shù)據(jù)波段組合為：RGB分別對應遙感影像的1、4、2波段。即：將藍波段賦予紅色，綠波段賦予藍色，近紅外波段賦予綠色。由于水體對藍色波段反射較強，隨著波長的增加水體吸收波的能力增加，到近紅外波段幾乎以吸收為主，故在處理后的影像上水體呈現(xiàn)紅色。植被對近紅外波段的反射能力最強，近紅外波段又被賦予綠色，故植被在遙感影像上呈現(xiàn)綠色。2.硬件工具：GPS，筆記本電腦，光譜儀。3.軟件工具：ArcMap、ArcCatalog、光譜儀自帶軟件、office辦公軟件。4.參考坐標系統(tǒng)：WGS-1984-UTM-Zone-50N。5.本組路線：圖2五組考察植物群落所行走路線圖3：考察植物利用行走路線圖4：光譜反射測定行走路線圖6.本組工作流程：我們組第一天和第二天和其它組一樣跟著老師跑圖、記錄各種植物，晚上回來整理并識記各種植物。在第二天晚上我們組開始設計路線和進行路線分工。第三天便開始了野外樣點數(shù)據(jù)采集（主要是定點、記錄屬性、畫圖、拍照等）。然后我們應用ArcGIS軟件，根據(jù)遙感圖像和我們采集的數(shù)據(jù)開始對植被和土地利用進行矢量化處理，并對矢量的結果進行拓撲糾錯，屬性錄入。最后編輯成圖。另外我們組從第四天開始進行植被光譜測定，我們先向唐明師兄學習光譜測定知識和基本方法，然后輪流測定20余種植物光譜和巖石光譜、水光譜、土壤光譜，最后用老師配備的電腦將測定的結果輸出成文本文檔格式然后使用excel表格軟件進行圖件制作和分析。圖5：第五種工作流程7.土地利用現(xiàn)狀分類體系：表1土地利用現(xiàn)狀分類體系一級類二級類一級編碼名稱二級編碼名稱01耕地011水田01耕地012水澆地01耕地013旱地02園地021果園02園地022茶園02園地023其它園地03林地031有林地03林地032灌木林地03林地033其它林地04草地041天然牧草地04草地042人工牧草地04草地043其它草地05商服用地051批發(fā)零售用地05商服用地052住宿餐飲用地05商服用地053商務金融用地05商服用地054其它商服用地06工礦倉儲用地061工業(yè)用地06工礦倉儲用地062采礦用地06工礦倉儲用地063倉儲用地07住宅用地071城鎮(zhèn)住宅用地07住宅用地072農村宅基地08公共管理與公共服務用地081機關團體用地08公共管理與公共服務用地082新聞出版用地08公共管理與公共服務用地082科教用地08公共管理與公共服務用地083醫(yī)療慈善用地08公共管理與公共服務用地084文體娛樂用地08公共管理與公共服務用地085文體娛樂用地08公共管理與公共服務用地086公共設施用地08公共管理與公共服務用地087公園綠地08公共管理與公共服務用地088風景名勝設施用地09特殊用地091軍事設施用地09特殊用地092使領館用地09特殊用地093監(jiān)教場所用地09特殊用地094宗教用地09特殊用地095殯葬用地10交通運輸用地101鐵路用地10交通運輸用地102公路用地10交通運輸用地103街巷用地10交通運輸用地104農村道路10交通運輸用地105機場用地10交通運輸用地106港口碼頭用地10交通運輸用地107管道運輸用地11水域及水利設施用地111河流水面11水域及水利設施用地112湖泊水面11水域及水利設施用地113水庫水面11水域及水利設施用地114坑塘水面11水域及水利設施用地115沿海灘涂11水域及水利設施用地116內陸灘涂11水域及水利設施用地117溝渠11水域及水利設施用地118水工建設用地11水域及水利設施用地119冰川和永久積雪12其它用地121空閑地12其它用地122設施農用地12其它用地123田坎12其它用地124鹽堿地12其它用地125沼澤地12其它用地126沙地12其它用地127裸地四、實習區(qū)主要優(yōu)勢植物群落及其光譜特征我們組大概測了20余種植物光譜和水體反射光譜，土壤反射光譜，巖石反射光譜，每種植物光譜選定不同地方測定三次，每次測出10條光譜，先導出這些光譜曲線，求平均，然后進行分析。我們發(fā)現(xiàn)我們測定的所有植物光譜都符合三峰兩谷的特征，但不同的植物，同種植物不同含水量、植物的不同生長期都會造成植物光譜的不同，下面舉幾個例子展示一下我們測定光譜的成果。野愛蒿光譜反射曲線：圖6：野愛蒿光譜反射率如圖我們組測定的野愛蒿光譜曲線，野愛蒿在<520nm（藍紫波段）吸收能力強反射能力差，在520nm~600nm（綠色光譜波段）吸收能力減弱反射能力增強形成反射峰，在600nm~720nm（紅橙光）波段吸收能力增強反射能力減弱又形成一個反射低谷。在近紅外波段植物對光譜反射率突然升高形成反射陡坡。圖7：枯黃白草和嫩綠白草光譜對比白草2白草1如圖上下兩條曲線都是白草的反射率曲線，上面是白草1、下面是白草2。白草1葉子枯黃干燥含水量低，白草二葉子嫩綠，含水量高。從上圖可以看出同種植物漲勢越好對光譜的反射能力越差，對光譜的吸收能力越強。白草2白草1旱生蘆葦水生蘆葦旱生蘆葦水生蘆葦圖8：水生蘆葦和旱生蘆葦光譜對比如圖：旱生蘆葦和水生蘆葦對比。水生蘆葦比旱生蘆葦三峰兩谷特征更明顯。在小于720nm的波段水生蘆葦比旱生蘆葦反射率低，說明在該波段水生蘆葦吸收光波的能力比較強。在大于720nm水生蘆葦陡坎比旱生蘆葦更明顯。五、實習區(qū)濕地植被格局圖和土地利用圖件制作我們組組員采取先外業(yè)后內業(yè)，遙感影像數(shù)據(jù)和實地考察相結合的方法收集植物群落分布和土地利用現(xiàn)狀的信息，對遙感影像進行了細致入微的矢量化和錄入屬性工作。本組同學共記錄267個GPS樣點；康西草原植物群落部分共138個多邊形，區(qū)分27種植物群落；土地利用部分共矢量化了443塊多邊形，區(qū)分了17種土地利用類型。成果如下圖：圖9：第五組植物群落分布格局圖圖10：土地利用分布格局六、結論我們組的群落分布的工作區(qū)主要集中在康西草原的南半部分，由于東西長，南北短我們將康西草原的（我們的工作區(qū)部分）上下分成兩部分，去的時候走上部分，回來的時候走下部分。對于上下兩部分我們采用“Z”字型的走法，以求用最簡單的方法、最省體力的方法遍歷工作區(qū)的每一個部分，實驗證明我們采用的方法時卓有成效的。對于小的斑塊部分，我們記錄了斑塊的幾何中心點，并簡單記錄了它的形狀、方位和半徑，記錄優(yōu)勢種群（2-4個）、伴生種群、高度、覆蓋度、坐標等信息，并在圖上大概勾勒其輪廓。對于大的斑塊我們采用定邊界的方法，記錄明顯的拐點坐標，記錄東西南北四個方向的優(yōu)勢種群、伴生種群、高度、覆蓋度等，用這樣的方法大致定出各個植物群落的邊界，這樣的方法測出的結果和遙感影響的吻合較好。在我們組的康西草原工作區(qū)部分有明顯的紫色條帶，我們經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)這些是植被覆蓋率非常低的道路，因此我們初步的判定圖上的紫色程度和地面的裸露程度有關，地面裸露程度越高越高紫色程度就越高。后來我們有在圖上找了幾個紫色的，邊界明顯的斑塊得到的結果跟我們預測的結果一直，因此我們建立解譯標志，非常窄的紫色長條就當作道路。在康西草原我們的工作區(qū)東側有邊界明顯的泛紫的斑塊，我們考察發(fā)現(xiàn)這里是植被覆蓋率較低土壤裸露程度較高的區(qū)域，主要物種時豬毛菜。而豬毛菜又是堿性植物，說明這里的土壤堿性較強并不太適合植物生長。同樣我們也發(fā)現(xiàn)了大面積的稀疏的檉柳，檉柳下植被覆蓋率也很低，同樣在遙感影像上呈現(xiàn)紫色較強。這也驗證了我們的假設。另外我們在圖上也發(fā)現(xiàn)了紫色很弱，呈現(xiàn)暗綠色的區(qū)域，這些地區(qū)的植被覆蓋率比較高，但是植被綠色并不強，亮度較差。經(jīng)考察這里都是頁面呈綠黑色的小葉楊、檉柳等。造成這樣的結果是由植被覆蓋率高，植被葉面反射率有很低造成的。在我們組，康西草原上比較偏北的地方有一條東西延伸的亮綠色的呈現(xiàn)樹枝狀的條帶。如圖：這個區(qū)域與其他區(qū)域有非常明顯的不同。我們對這個區(qū)域進行了重點的考察。該地區(qū)植被高度都在80cm以上，非常茂密，覆蓋率接近100%，主要植被有鵝絨藤、苘麻、大刺菜、蘆葦、披堿草等，非常茂密。這種現(xiàn)象的出線說明該區(qū)域的土壤水分含量高。我們重點考察也發(fā)現(xiàn)該區(qū)域地勢中間低，兩側高。我們推測這個區(qū)域可能曾經(jīng)是干涸的河道，或者曾經(jīng)是湖底或庫地地勢低洼的溝槽。圖11：樹枝狀的亮綠色的條帶，地勢中間低兩側高經(jīng)過以上的考察和我們已經(jīng)獲得的經(jīng)驗，在耕作區(qū)我們做了如下的推斷，較規(guī)則的綠色區(qū)域可能時玉米，大面積紫色的規(guī)則區(qū)域可能是植被覆蓋率低其它作物。但是經(jīng)過我們的實地考察發(fā)現(xiàn)實際的情況并不是這樣。大面積的規(guī)則的紫色區(qū)域時玉米，而大面積的亮綠色區(qū)域是植被覆蓋率很高的加拿大楊。后來我問了其他同學我們的數(shù)據(jù)獲取的日期——一個月以前，我們才恍然大悟。一個月以前，該區(qū)域小麥剛剛收割，而玉米還沒有長起來，玉米的幼苗不能將大面積的土地覆蓋，故呈現(xiàn)紫色。而對于大面積的加拿大楊四十天以前也是綠色故在圖像上呈現(xiàn)亮綠色。圖12：綠色區(qū)域是加拿大楊，紫色區(qū)域是長滿玉米的的耕地在這塊區(qū)域內又有非常細的綠色條帶，經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)這些很細的條帶大部分是田間小道或是地坎，上面無農作物覆蓋，無人管理長滿了雜草像鵝絨藤、地膚、苘麻、的報告、灰綠藜等（也有的地坎或道路旁邊是人工種植的樹木）。如圖：圖13